(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ２Ｆｅ１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなり、
ＲはＮｄを必須元素として含む希土類元素であり、前記焼結体はＧａを必須元素として含み、
前記粒界相が、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、
前記第３粒界相は、前記第１粒界相および前記第２粒界相より前記希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ前記第１粒界相および前記第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高く、
前記第３粒界相の希土類元素の合計原子濃度は３０原子％以下であって、前記第３粒界相のＦｅの原子濃度は５３．８〜６３．４原子％であることを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【請求項２】
前記焼結体における前記第３粒界相の体積比率が、０．００５〜０．０８８％であることを特徴とする、請求項１に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【請求項３】
前記第３粒界相のＧａの原子濃度が、第１粒界相および第２粒界相のＧａの原子濃度より高いことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【請求項４】
前記第１粒界相のＦｅの原子濃度が、前記第２粒界相のＦｅの原子濃度より高いことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【請求項５】
前記第１粒界相の希土類元素の合計原子濃度が、前記第２粒界相の希土類元素の合計原子濃度より高いことを特徴とする、請求項４に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【請求項６】
前記第２粒界相の酸素の原子濃度が、前記主相、前記第１粒界相および前記第３粒界相の酸素の原子濃度より高いことを特徴とする、請求項４または請求項５に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とするモーター。
【請求項８】
請求項７に記載のモーターを備えることを特徴とする自動車。
【請求項９】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とする発電機。
【請求項１０】
請求項９に記載の発電機を備えることを特徴とする風力発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石、モーター、自動車、発電機、風力発電装置に係り、特に、優れた磁気特性を有し、モーターや発電機に好適に用いられるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石およびこれを用いたモーター、自動車、発電機、風力発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、各種モーターや発電機などに使用されている。近年、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の耐熱性向上に加え、省エネルギーへの要望が高まっていることから、自動車を含めたモーター用途の比率が上昇している。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、Ｎｄ、Ｆｅ、Ｂを主成分とするものである。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石合金においてＲは、Ｎｄの一部をＰｒ、Ｄｙ、Ｔｂ等の他の希土類元素で置換したものである。ＴはＦｅの一部をＣｏ、Ｎｉ等の他の遷移金属で置換したものである。Ｂはホウ素である。
【０００３】
Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石に用いられる材料としては、主相成分であるＲ２Ｆｅ１４Ｂ相（但し、Ｒは少なくとも１種の希土類元素を示す）の存在容量割合が８７．５〜９７．５％であり、希土類又は希土類と遷移金属の酸化物の存在容量割合が０．１〜３％であるＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石合金において、該合金の金属組織中に主成分としてＺｒとＢとからなるＺｒＢ化合物、ＮｂとＢとからなるＮｂＢ化合物、及びＨｆとＢとからなるＨｆＢ化合物から選ばれる化合物が、平均粒径５μｍ以下で、かつ上記合金中に隣り合って存在するＺｒＢ化合物、ＮｂＢ化合物、及びＨｆＢ化合物から選ばれる化合物間の最大間隔が５０μｍ以下で均一に分散しているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、Ｒ−Ｆｅ−Ｂ系希土類永久磁石に用いられる材料としては、Ｒ−Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ａｌ−Ｃｕ（但し、ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂ、Ｈｏのうち１種又は２種以上で、Ｎｄを１５〜３３質量％含有する）系希土類永久磁石材料において、Ｍ−Ｂ系化合物、Ｍ−Ｂ−Ｃｕ系化合物、Ｍ−Ｃ系化合物（ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのうち１種又は２種以上）のうち少なくとも２種と、更にＲ酸化物とが合金組織中に析出しているものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５１０９９号公報
【特許文献２】特許第３８９１３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、より一層高性能なＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石が求められ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の保磁力などの磁気特性をより一層向上させることが要求されている。特にモーターにおいては回転に伴ってモーター内部に電流が発生してモーター自体が発熱して高温となり、磁力が低下して効率が低下するという問題がある。この問題を克服するために、室温において高い保磁力を有する希土類永久磁石が要求されている。
【０００７】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の保磁力を向上させる方法としては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中のＤｙ濃度を高くする方法が考えられる。Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中におけるＤｙ濃度を高くするほど、焼結後に保磁力（Ｈｃｊ）の高い希土類永久磁石が得られる。しかし、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中のＤｙ濃度を高くすると、磁化（Ｂｒ）が低下してしまう。
このため、従来の技術では、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の保磁力などの磁気特性を十分に高くすることは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中のＤｙ濃度を高くすることなく、高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られ、優れた磁気特性が得られるＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を提供することを目的とする。
また、優れた磁気特性を有する上記のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を用いたモーター、自動車、発電機、風力発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石に含まれる組織と、粒界相の組成と、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の磁気特性との関係を調べた。その結果、主相よりＲを多く含む粒界相が、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、第３粒界相が、前記第１粒界相および前記第２粒界相より前記希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ前記第１粒界相および前記第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高いものである場合、２種類以下の粒界相を含むＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石と比較して、Ｄｙ濃度を高くすることなく、十分に高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られ、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の磁気特性が効果的に向上されることを見出し、本発明に至った。
【００１０】
この効果は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石に含まれる粒界相が、第１粒界相および第２粒界相より前記希土類元素濃度が低く、かつ前記第１粒界相および前記第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高い第３粒界相を含むことによるものと推定される。
【００１１】
すなわち本発明は、下記の各発明を提供するものである。
（１）  Ｒ２Ｆｅ１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなり、ＲはＮｄを必須元素として含む希土類元素であり、前記焼結体はＧａを必須元素として含み、前記粒界相が、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、前記第３粒界相は、前記第１粒界相および前記第２粒界相より前記希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ前記第１粒界相および前記第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高いことを特徴とするＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【００１２】
（２）  前記第３粒界相のＦｅの原子濃度が、５０〜７０ａｔ％であることを特徴とする、（１）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（３）  前記焼結体における前記第３粒界相の体積比率が、０．００５〜０．２５％であることを特徴とする、（１）または（２）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（４）  前記第３粒界相のＧａの原子濃度が、第１粒界相および第２粒界相のＧａの原子濃度より高いことを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【００１３】
（５）  前記第１粒界相のＦｅの原子濃度が、前記第２粒界相のＦｅの原子濃度より高いことを特徴とする、（１）〜（４）のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（６）  前記第１粒界相の希土類元素の合計原子濃度が、前記第２粒界相の希土類元素の合計原子濃度より高いことを特徴とする、（５）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
（７）  前記第２粒界相の酸素の原子濃度が、前記主相、前記第１粒界相および前記第３粒界相の酸素の原子濃度より高いことを特徴とする、（５）または（６）に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石。
【００１４】
（８）  （１）〜（７）のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とするモーター。
（９）  （８）に記載のモーターを備えることを特徴とする自動車。
【００１５】
（１０）  （１）〜（７）のいずれか一項に記載のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石を備えることを特徴とする発電機。
（１１）  （１０）に記載の発電機を備えることを特徴とする風力発電装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂ（ただし、ＲはＮｄを必須元素として含む希土類元素である）を主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えたＧａを含む焼結体からなり、前記粒界相が、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、前記第３粒界相は、前記第１粒界相および前記第２粒界相より前記希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ前記第１粒界相および前記第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高いものであるので、高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られる。
【００１７】
また、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石では、Ｄｙ濃度を高くすることなく十分に高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られるので、Ｄｙを添加することによる磁化（Ｂｒ）などの磁気特性の低下を抑制できる。
その結果、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石は、モーターや発電機に好適に用いられる優れた磁気特性を有するものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の一例の顕微鏡写真であり、実験例３（実施例１）のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石（以下、「Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石」と略記する。）において、ＲはＮｄを必須元素として含む希土類元素であり、ＴはＦｅを必須とする金属であり、Ｂはホウ素である。なお、Ｒは保磁力（Ｈｃｊ）のより優れたＲ−Ｔ−Ｂ系磁石とするために、Ｄｙを含むことが好ましい。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、Ｒ２Ｆｅ１４Ｂを主として含む主相と、主相よりＲを多く含む粒界相とを備えた焼結体からなるものである。ここで、焼結体はＧａを必須元素として含む。
【００２０】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を構成する粒界相は、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含むものである。
第３粒界相は、第１粒界相および第２粒界相より希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ第１粒界相および第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高いものである。したがって、第３粒界相は、第１粒界相および第２粒界相より主相に近い組成を有するものとなっている。
本発明のＲ-Ｔ-Ｂ系磁石において得られる保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果は、粒界相中にＦｅを高濃度で含む第３粒界相が形成されていることによるものと推定される。
【００２１】
第３粒界相のＦｅの原子濃度は、５０〜７０ａｔ％であることが好ましい。第３粒界相のＦｅの原子濃度が上記範囲内であると、粒界相中に第３粒界相が含まれていることによる効果が、より一層効果的に得られる。これに対し、第３粒界相のＦｅの原子濃度が上記範囲未満であると、粒界相中に第３粒界相が含まれていることによる保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果が、不十分となる恐れが生じる。また、第３粒界相のＦｅの原子濃度が上記範囲を超えると、Ｒ２Ｔ１７相あるいはＦｅが析出して磁気特性に悪影響を及ぼす恐れがある。
【００２２】
また、焼結体における第３粒界相の体積比率は、０．００５〜０．２５％であることが好ましい。第３粒界相の体積比率が上記範囲内であると、粒界相中に第３粒界相が含まれていることによる効果が、より一層効果的に得られる。これに対し、第３粒界相の体積比率が上記範囲未満であると、保磁力（Ｈｃｊ）を向上させる効果が、不十分となる恐れが生じる。また、第３粒界相の体積比率が上記範囲を超える焼結体は、Ｒ２Ｔ１７相あるいはＦｅが析出して磁気特性に悪影響を及ぼすため、好ましくない。
【００２３】
また、焼結体における第３粒界相は、Ｇａの原子濃度が、第１粒界相および第２粒界相のＧａの原子濃度より高いことが好ましい。本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、Ｇａを含む永久磁石用合金材料を含む原料を、成型し、焼結し、熱処理することにより得られるＧａを含む焼結体からなるものである。Ｇａの原子濃度が、第１粒界相および第２粒界相より高い第３粒界相は、Ｇａ含む永久磁石用合金材料を含む原料を、成型し、焼結し、熱処理することにより容易に製造できるものとなる。この理由は、永久磁石用合金材料に含まれるＧａが、第３粒界相の生成を促進しているためと推定される。
【００２４】
また、本実施形態においては、Ｆｅの原子濃度は、第２粒界相＜第１粒界相＜第３粒界相となっていることが好ましい。このようなＲ−Ｔ−Ｂ系磁石では、主相粒子間への粒界成分の回り込みが良好なため、磁気的に主相粒子が隔離されて高い保磁力が発現できる。
【００２５】
また、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の組成は、Ｒを２７〜３３質量％、好ましくは３０〜３２質量％含み、Ｂを０．８５〜１．３質量％、好ましくは０．８７〜０．９８質量％含むものであって、残部がＴと不可避不純物であることが好ましい。
【００２６】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石を構成するＲが２７質量％未満であると、保磁力が不十分となる場合があり、Ｒが３３質量％を超えると磁化が不十分となるおそれがある。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＲは、Ｎｄを主成分とすることが好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＲに含まれるＮｄ以外の希土類元素としては、Ｄｙ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが挙げられ、中でも特に、Ｄｙが好ましく用いられる。
【００２７】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石がＤｙを含むものである場合、Ｄｙの原子濃度は、２質量％〜１７質量％であることが好ましく、２質量％〜１５質量％であることがより好ましく、４質量％〜９．５質量％であることがさらに好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＤｙの原子濃度が１７質量％を超えると、磁化（Ｂｒ）の低下が顕著となる。また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石のＤｙの原子濃度が２質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の保磁力がモーター用途としては不十分となる場合がある。
【００２８】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石に含まれるＴは、Ｆｅを必須とする金属であり、Ｆｅ以外にＣｏ、Ｎｉなどの他の遷移金属を含むものとすることができる。Ｆｅ以外にＣｏを含む場合、Ｔｃ（キュリー温度）を改善することができ好ましい。
【００２９】
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石に含まれるＢは０．８５質量％〜１．３質量％含まれていることが好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石を構成するＢが０．８５質量％未満であると、保磁力が不十分となる場合があり、Ｂが１．３質量％を超えると磁化が著しく低下するおそれがある。
なお、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石に含まれるＢは、ホウ素であるが、一部をＣまたはＮで置換できる。
【００３０】
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石には、保磁力を向上させるために、Ｇａが含まれている。Ｇａは０．０３質量％〜０．３質量％含まれていることが好ましい。Ｇａを０．０３質量％以上含む場合、第３粒界相の生成を促進させ、保磁力を効果的に向上させることができる。しかし、Ｇａの含有量が０．３質量％を超えると磁化が低下するため好ましくない。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石には、保磁力を向上させるために、Ａｌ、Ｃｕが含まれていることが好ましい。Ａｌは０．０１質量％〜０．５質量％含まれていることが好ましい。Ａｌを０．０１質量％以上含む場合、保磁力を効果的に向上させることができる。しかし、Ａｌの含有量が０．５質量％を超えると磁化が低下するため好ましくない。
【００３１】
さらに、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の酸素濃度は低いほど好ましく、０．５質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましい。酸素の含有量が０．５質量％以下である場合、モーター用として十分な磁気特性を達成できる。酸素の含有量が０．５質量％を超える場合、磁気特性が著しく低下するおそれがある。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の炭素濃度は低いほど好ましく、０．５質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましい。炭素の含有量が０．５質量％以下である場合、モーター用として十分な磁気特性を達成できる。なお、炭素の含有量が０．５質量％を超える場合、磁気特性が著しく低下するおそれがある。
【００３２】
次に、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の製造方法について説明する。本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造するには、Ｇａ含む永久磁石用合金材料を含む原料を、成型し、焼結し、熱処理する方法などが挙げられる。
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する際に用いられるＧａ含む永久磁石用合金材料としては、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の組成に対応する組成を有し、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金と、金属粉末とを含むものを用いることが好ましい。
【００３３】
永久磁石用合金材料として、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金と、金属粉末とを含むものを用いた場合、これを成形して焼結することにより容易に粒界相が希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、第３粒界相が、第１粒界相および第２粒界相より希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ第１粒界相および第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高いＲ−Ｔ−Ｂ系磁石が得られる。
また、永久磁石用合金材料として、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末とを含むものを用いた場合、永久磁石用合金材料に含まれる金属粉末の使用量を調節することにより、焼結体における第３粒界相の体積比率を０．００５〜０．２５％の範囲に容易に調節でき、より高い保磁力（Ｈｃｊ）を有するＲ−Ｔ−Ｂ系磁石が得られる。
【００３４】
さらに、永久磁石用合金材料は、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末と金属粉末とが、混合されてなる混合物であることが好ましい。永久磁石用合金材料が、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末と金属粉末とが混合されてなる混合物である場合、粉末のＧａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末とを混合するだけで、容易に品質の均一な永久磁石用合金材料が得られるとともに、これを成形して焼結することで、容易に品質の均一なＲ−Ｔ−Ｂ系磁石が得られる。
【００３５】
永久磁石用合金材料に含まれるＧａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金において、ＲはＮｄ、Ｐｒ、Ｄｙ、Ｔｂから選ばれる１種または２種以上であって、ＤｙまたはＴｂを前記Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中に４質量％〜９．５質量％含むものであることが好ましい。
Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末の平均粒度（ｄ５０）は、３〜４．５μｍであることが好ましい。また、金属粉末の平均粒度（ｄ５０）は、０．０１〜３００μｍの範囲であることが好ましい。
【００３６】
また、永久磁石用合金材料に含まれる金属粉末としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、ＴｉＡｌ合金、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔａなどの粉末を用いることができ、特に限定されないが、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｗ、Ｚｒ、ＴｉＡｌ合金、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔａのうちのいずれかを含むことが好ましく、Ｆｅ、Ｔａ、Ｗのうちのいずれかの粉末であることがより好ましい。
【００３７】
金属粉末は、永久磁石用合金材料中に０．００２質量％〜９質量％含まれていることが好ましく、０．０２質量％〜６質量％含まれていることがより好ましく、さらに０．６質量％〜４質量％含まれていることが好ましい。金属粉末の含有量が０．００２質量％未満であると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の粒界相が、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、第３粒界相が、第１粒界相および第２粒界相より希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ第１粒界相および第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高いものとならず、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）を十分に向上させることができない恐れがある。また、金属粉末の含有量が９質量％を超えると、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の磁化（Ｂｒ）や最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）などの磁気特性の低下が顕著となるため好ましくない。
【００３８】
本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する際に用いられる永久磁石用合金材料は、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末とを混合することにより製造することができるが、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末と金属粉末とを混合する方法により製造されたものであることが好ましい。
Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末は、例えば、ＳＣ（ストリップキャスト）法により合金溶湯を鋳造して鋳造合金薄片を製造し、得られた鋳造合金薄片を、例えば、水素解砕法などにより解砕し、粉砕機により粉砕する方法などによって得られる。
【００３９】
水素解砕法としては、室温で鋳造合金薄片に水素を吸蔵させ、３００℃程度の温度で熱処理した後、減圧して水素を脱気し、その後、５００℃程度の温度で熱処理して鋳造合金薄片中の水素を除去する方法などが挙げられる。水素解砕法において水素の吸蔵された鋳造合金薄片は、体積が膨張するので、合金内部に容易に多数のひび割れ（クラック）が発生し、解砕される。
また、水素解砕された鋳造合金薄片を粉砕する方法としては、例えば、ジェットミルなどの粉砕機により、水素解砕された鋳造合金薄片を０．６ＭＰａの高圧窒素を用いて平均粒度３〜４．５μｍに微粉砕して粉末とする方法などが挙げられる。
【００４０】
このようにして得られた永久磁石用合金材料を用いてＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造する方法としては、例えば、永久磁石用合金材料に、潤滑剤として０．０２質量％〜０．０３質量％のステアリン酸亜鉛を添加した原料を、横磁場中成型機などを用いてプレス成型し、真空中で１０３０℃〜１０８０℃で焼結し、その後４００℃〜８００℃で熱処理する方法などが挙げられる。
【００４１】
なお、上述した例においては、ＳＣ法を用いてＧａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金を製造する場合について説明したが、本発明において用いられるＧａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金はＳＣ法を用いて製造されるものに限定されるものではない。例えば、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金を、遠心鋳造法、ブックモールド法などを用いて鋳造してもよい。
【００４２】
また、Ｇａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末とは、上述したように、鋳造合金薄片を粉砕してＧａ含むＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末としてから混合してもよいが、例えば、鋳造合金薄片を粉砕する前に、鋳造合金薄片と金属粉末とを混合して永久磁石用合金材料とし、その後、鋳造合金薄片の含まれる永久磁石用合金材料を粉砕してもよい。この場合、鋳造合金薄片と金属粉末とからなる永久磁石用合金材料を、鋳造合金薄片の粉砕方法と同様にして粉砕して粉末とし、その後、上記と同様にして成形して焼結することにより、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石を製造することが好ましい。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金と金属粉末との混合は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末に、ステアリン酸亜鉛などの潤滑剤を添加した後に行ってもよい。
【００４３】
本発明の永久磁石用合金材料中の金属粉末は、微細で均一に分布していてもよいが、微細で均一に分布していなくてもよく、例えば、粒度１μｍ以上であってもよいし、５μｍ以上に凝集していても効果を発揮する。また、永久磁石用合金材料中に金属粉末が含まれていることによる保磁力向上の効果は、Ｄｙ濃度が高いほど大きく、Ｇａが含まれているとさらに大きく発現する。
【００４４】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、粒界相が、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、前記第３粒界相は、前記第１粒界相および前記第２粒界相より前記希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ前記第１粒界相および前記第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高いものであるので、高い保磁力（Ｈｃｊ）を有し、しかも十分に磁化（Ｂｒ）の高いモーター用の磁石として好適なものとなる。
【００４５】
Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の保磁力（Ｈｃｊ）は、高いほど好ましいが、モーター用の磁石として用いる場合、３０ｋＯｅ以上であることが好ましい。モーター用の磁石において保磁力（Ｈｃｊ）が３０ｋＯｅ未満であると、モーターとしての耐熱性が不足する場合がある。
また、Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の磁化（Ｂｒ）も高いほど好ましいが、モーター用の磁石として用いる場合、１０．５ｋＧ以上であることが好ましい。Ｒ−Ｔ−Ｂ系磁石の磁化（Ｂｒ）が１０．５ｋＧ未満であると、モーターのトルクが不足する恐れがあり、モーター用の磁石として好ましくない。
【００４６】
本実施形態のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、Ｒ−Ｔ−Ｂ系合金中におけるＤｙ濃度を高くすることなく、十分に高い保磁力（Ｈｃｊ）が得られるものであり、Ｄｙの添加量を低くしたことにより磁化（Ｂｒ）などの磁気特性の低下が抑制されたものであるので、モーター、自動車、発電機、風力発電装置などに好適に用いられる優れた磁気特性を有するものとなる。
【実施例】
【００４７】
「実験例１」
Ｎｄメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｐｒメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｄｙメタル（純度９９ｗｔ％以上）、フェロボロン（Ｆｅ８０％、Ｂ２０ｗ％）、Ａｌメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｃｏメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｃｕメタル（純度９９ｗｔ％以上）、Ｇａメタル（純度９９ｗｔ％以上）、鉄塊（純度９９％ｗｔ以上）を表１に示す合金Ａ〜Ｄの成分組成になるように秤量し、アルミナるつぼに装填した。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
その後、アルミナるつぼの入れられた高周波真空誘導炉の炉内をＡｒで置換し、１４５０℃まで加熱して溶融させて水冷銅ロールに溶湯を注ぎ、ロール周速度１．０ｍ／秒、平均厚み０．３ｍｍ程度となるようにＳＣ（ストリップキャスト）法により、鋳造合金薄片を得た。
【００５０】
次に、鋳造合金薄片を以下に示す水素解砕法により解砕した。まず、鋳造合金薄片を直径５ｍｍ程度になるように粗粉砕し、室温の水素中に挿入して水素を吸蔵させた。続いて、粗粉砕して水素を吸蔵させた鋳造合金薄片を３００℃まで加熱する熱処理を行った。その後、減圧して水素を脱気し、さらに５００℃まで加熱する熱処理を行って鋳造合金薄片中の水素を放出除去し、室温まで冷却する方法により解砕した。
次に、水素解砕された鋳造合金薄片に、潤滑剤としてステアリン酸亜鉛０．０２５ｗｔ％を添加し、ジェットミル（ホソカワミクロン１００ＡＦＧ）により、０．６ＭＰａの高圧窒素を用いて、水素解砕された鋳造合金薄片を平均粒度（ｄ５０）４．５μｍに微粉砕して粉末とした。
【００５１】
このようにして得られた表１に示す平均粒度のＲ−Ｔ−Ｂ系合金からなる粉末（合金Ａ〜Ｄ）に、表２に示す粒度の金属粉末を、表３に示す割合（永久磁石用合金材料中に含まれる金属粉末の濃度（質量％））で添加して混合することにより永久磁石用合金材料を製造した。なお、金属粉末の粒度は、レーザ回析計によって測定した。
【００５２】
【表２】
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【００５３】
【表３】
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【００５４】
次に、このようにして得られた永久磁石用合金材料を、横磁場中成型機を用いて成計圧力０．８ｔ／ｃｍ２でプレス成型して圧粉体とした。その後、得られた圧粉体を真空中で焼結した。焼結温度は１０８０℃で焼結した。その後５００℃で熱処理して冷却することにより、実験例１（比較例）〜実験例４５（参考例）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を作製した。
【００５５】
そして、得られた実験例１（比較例）〜実験例４５（参考例）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石それぞれの磁気特性をＢＨカーブトレーサー（東英工業ＴＰＭ２−１０）で測定した。その結果を表３に示す。
なお、表３において「Ｈｃｊ」とは保磁力であり、「Ｂｒ」とは磁化であり、「ＳＲ」とは角形性であり、「ＢＨｍａｘ」とは最大エネルギー積である。また、これらの磁気特性の値は、それぞれ５個のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の測定値の平均である。
【００５６】
また、このようにして得られた実験例１（比較例）、実験例３（実施例１）、実験例８（実施例２）、実験例１１（実施例３）、実験例３１（比較例）、実験例３４（実施例４）、実験例３７（実施例５）、実験例４２（実施例６）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石のＲリッチ相の第３粒界相の体積比率を以下に示す方法により調べた。
すなわち、平均厚みの±１０％以内の厚みのＲ−Ｔ−Ｂ系磁石を樹脂に埋め込んで研磨し、これを走査電子顕微鏡（日本電子ＪＳＭ−５３１０）にて反射電子像を撮影し、得られた３００倍の写真を用いて、Ｒリッチ相の第３粒界相の体積比率を算出した。
その結果を表４に示す。
【００５７】
【表４】
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【００５８】
また、走査電子顕微鏡にて実験例１（比較例）〜実験例４２（実施例６）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の反射電子像を２０００〜５０００倍で撮影し、そのコントラストによりＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の主相、粒界相（第１粒界相〜第３粒界相）を判別し、さらにＦＥ−ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザー（Electron  Probe  Micro  Analyzer）を用いて主相および粒界相の組成を調べた。
その結果を表５〜表８に示す。
【００５９】
【表５】
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【００６０】
【表６】
0005767788.tif 000007
【００６１】
【表７】
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【００６２】
【表８】
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【００６３】
実験例１（比較例）〜実験例４５（参考例）のうち、永久磁石用合金材料が金属粉末を含まない実験例１（比較例）、３１（比較例）、Ｇａを含まないＲ−Ｔ−Ｂ系磁石である実験例１２（比較例）〜３０（比較例）は、第３粒界相がほとんど観察されず、その体積率は０．００５％未満であった。
より詳細には、実験例１（比較例）、３１（比較例）、１２（比較例）〜３０（比較例）は、粒界相がほぼ第１粒界相と第２粒界相とからなるものであった。また、実験例１２（比較例）、２２（比較例）は、第１粒界相および前記第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高い第３の相を含むものであったが、この第３の相は、主相よりＲを多く含む粒界相ではなく、第３粒界相ではなかった。
【００６４】
表３、表５〜表８に示すように、主相よりＲを多く含む粒界相が、希土類元素の合計原子濃度の異なる第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相とを含み、第３粒界相が、第１粒界相および第２粒界相より希土類元素の合計原子濃度が低く、かつ第１粒界相および第２粒界相よりＦｅの原子濃度が高い本発明の実施例である実験例３（実施例１）、実験例８（実施例２）及び実験例１１（実施例３）では、第３粒界相を含まない実験例１（比較例）と比較して、保磁力（Ｈｃｊ）が高くなっている。また、本発明の実施例である実験例３４（実施例４）、実験例３７（実施例５）及び実験例４２（実施例６）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石では、第３粒界相を含まない実験例３１（比較例）と比較して、保磁力（Ｈｃｊ）が高くなっている。
このことより、粒界相が第１粒界相と第２粒界相と第３粒界相を含むことにより、Ｄｙの添加量を増やすことなく、保磁力を高くできることが分かる。
【００６５】
また、表３および表４に示すように、焼結体における第３粒界相の体積比率が、０．００５〜０．２５％である場合、保磁力（Ｈｃｊ）を効果的に向上させることができることが、確認できた。
【００６６】
また、図１は、本発明のＲ−Ｔ−Ｂ系希土類永久磁石の一例である実験例３（実施例１）のＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の顕微鏡写真である。図１に示すＲ−Ｔ−Ｂ系磁石の顕微鏡写真（ＦＥ−ＥＰＭＡの反射電子像）において、黒に近い濃い灰色の部分は主層であり、薄い灰色の部分は粒界相である。そして、図１に示すＲ−Ｔ−Ｂ系磁石は、粒界相が平均原子量の異なる第１粒界相（図１の薄い灰色の部分の中でもより白に近い色の部分）と第２粒界相（図１の薄い灰色の部分の中では黒っぽい色の部分）と第３粒界相（図１の薄い灰色の部分の中ではさらに黒っぽい色の部分）とを含んでいることが分かる。
なお、反射電子像は倍率２０００倍、加速電圧は１５ｋＶで撮影した。
【図１】
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